Sau khi ghép máy phát điện 2 làm việc song song với máy phát điện 1, do
E2 = U nên máy 2 chƣa tham gia phát điện và toàn bộ vẫn do máy 1 đảm nhiệm
(I1 = I, I2 = 0). Lúc đó đặc tính ngoài của hai máy phát điện đƣợc trình bày nhƣ các đƣờng 1 và 2 trên 2.56. Muốn cho máy 2 nhận tải, nghĩa là tham gia phát điện, phải tăng E2 lớn hơn U và nhƣ vậy đặc tính ngoài của nó sẽ tịnh tiến lên trên (đƣờng 2’).
Vì dòng điện tải tổng I bên ngoài không đổi nên muốn giữ cho điện áp U của mạng không đổi thì cùng với việc tăng E2 phải đồng thời giảm thích đáng E1 sao cho
đặc tính ngoài của máy 1 tịnh tiến xuống dƣới đến vị trí thích hợp (đƣờng 1’), sao cho U = const, ta có I’1 + I’2 = I. Việc thay đổi E1 và E2 đƣợc thực hiện bằng cách thay đổi các dòng điện kích từ của mỗi máy hoặc bằng cách thay đổi tốc độ quay của các động cơ sơ cấp kéo các máy phát điện đó.
Hình 2. 56 Sơ đồ nối MPMC làm việc song song
Trên thực tế vận hành, thƣờng ngƣời ta dùng phƣơng pháp thay đổi dòng điện kích từ để phân phối lại tải giữa các máy phát điện, tuy nhiên cả hai phƣơng pháp trên đều khiến cho công suất của động cơ sơ cấp thay đổi, vì lúc đó bộ điều chỉnh của chúng sẽ tác động làm thay đổi lƣợng nhiên liệu đƣa vào các độngcơ sơ cấp.
(2’) (2) U U= Cte 0 I2 I1= I I1 I1+I2= I (1) (1’)
Muốn chuyển tải hoàn toàn từ máy phát điện 1 cho máy phát điện 2 chỉ việc tiếp tục tăng E2 và giảm E1 đồng thời cho đến khi E1 = U. Lúc đó máy 2 hoàn toàn đảm nhiệm tải (I2 = I) và có thể tách máy 1 ra khỏi lƣới điện.
Nếu giảm It1 quá nhiều đến E1 < U và máy I sẽ làm việc ở chế độ động cơ điện tiêu thụ công suất điện lấy từ máy phát điện 2. Nếu động cơ sơ cấp của máy phát điện 1 là động cơ nhiệt hoặc động cơ thủy lực thì không cho phép làm việc ở chế độ đó, vì sẽ gây ra hƣ hỏng động cơ sơ cấp. Việc điều chỉnh dòng điện kích từ It1 và It2 phải tiến hành rất chậm và liên tục, vì một sự thay đổi nhỏ của các dòng điện đó sẽ làm cho các dòng điện I1 và I2 thay đổi rất nhiều.
Khi làm việc song song trong điều kiện lúc không tải s.đ.đ E bằng nhau và kích
từ không đổi, thì lúc có tải máy phát điện nào có đặc tính ngoài cứng (độ dốc nhỏ) sẽ nhận tải nhiều (máy 1). Ngƣợc lại máy phát điện có đặc tính ngoài mềm (độ dốc lớn) nhận ít tải (máy 2). Tình trạng làm việc nhƣ vậy không có lợi, vì vậy để lợi dụng tốt công suất máy cần phải đảm bảo cho đặc tính ngoài của các máy phát điện một chiều làm việc song song biểu thị trong hệ đơn vị tƣơng đối hoàn toàn trùng nhau. Trong trƣờng hợp đó tải sẽ luôn luôn tự động phân phối giữa các máy phát điện theo tỷ lệ công suất.
Ví dụ 2.2:
Cho một máy phát điện kích từ song song có các thông số định mức như sau:
Pđm = 25kW, Uđm = 230V; nđm = 1800 vg/ph; Rư = 0,09Ω; điện áp giáng trên chổi
than ΔUtx = 2V, phản ứng phần ứng lúc tải đầy (Iư = Iđm, bỏ qua Ikt) tương đương với dòng điện Ikt = 0,05A. Đường cong từ hóa ứng với tốc độ định mức như sau:
It (A) 1 1,5 2 3 4 5 6
U0 (V) 134 180 209 237 256 268 279
Hãy tính:
a. Điện trở mạch kích từ rkt?
b. Điện áp không tải (điện trở mạch kích từ giữ không đổi)?
Giải:
a. Khi tải đầy: 25000 108, 7 230 dm dm dm P I I A U Eƣ = Uđm + Iƣ.Rƣ+ ΔUtx = 230 + 108,7.0,09 + 2 = 241,8 V
Từ đƣờng cong từ hóa, dùng phƣơng pháp nội suy tuyến tính ta tính đƣợc Ikt = 3,25A.
Tuy nhiên để khắc phục phản ứng phần ứng thì dòng điện kích từ thực tế phải là: I’kt = 3,25 + 0,05 = 3,3A Vậy: 230 69, 6 ' 3,3 kt kt U r I
b. Điện áp không tải U0 là giao điển của đƣờng thẳng rkt.Ikt = 69,9.Ikt và đặc tính không tải. Bằng phƣơng pháp vẽ, suy ra Ikt = 3,56 A và U0 = 247,6 V.
2.7 Động cơ điện một chiều
2.7.1 Khái quát chung
Máy điện một chiều có thể làm việc theo chế độ máy phát khi E > U và theo
chế độ động cơ khi U > E. Việc chuyển từ chế độ máy phát sang chế độ động cơ xảy ra hoàn toàn tự động không cần phải thay đổi gì ở mạch nối. Cụ thể là khi giảm dòng điện kích thích khiến cho E của máy phát hạ đến mức E < U, dòng điện phần ứng sẽ tự động đổi chiều, năng lƣợng sẽ chuyển theo chiều ngƣợc lại và máy phát chuyển thành chế độ động cơ.
Động cơ điện một chiều đƣợc dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện...).
Theo kích từ, động cơ điện một chiều có các loại: động cơ điện một chiều kích từ độc lập, song song, nối tiếp, hỗn hợp. Sơ đồ nối dây nhƣ hình 2.57.
Hình 2. 57 Sơ đồ nguyên lý ĐCMC
a- Kích từ độc lập, b- Kích từ song song, c- Kích từ nối tiếp, d- Kích từ hỗn hợp
Với động cơ điện một chiều kích từ độc lập Iƣ = I;
Động cơ điện một chiều kích từ song song và hỗn hợp I = Iƣ + Ikt;
Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp I = Iƣ= Ikt.
+ - Iƣ U Iktss d) Iktnt + - Iƣ U Ikt c) + - Iƣ U Iktss b) a) + - Iƣ U Ikt + -
Trên thực tế, đặc tính của động cơ điện kích từ độc lập và kích từ song song hầu nhƣ giống nhau, nhƣng khi cần công suất lớn ngƣời ta thƣờng dùng động cơ điện một chiều kích từ độc lập để điều chỉnh dòng điện kích từ đƣợc thuận lợi và kinh tế hơn, mặc dù loại động cơ này đòi hỏi phải có thêm nguồn phụ bên ngoài.
Trong mục này sẽ trình bày vấn đề chính của các loại động cơ điện một chiều bao gồm vấn đề mở máy, đặc tính của động cơ điện một chiều, dựa vào các quan hệ điện từ.
2.7.2 Mở máy động cơ điện một chiều
Để mở máy động cơ điện một chiều đƣợc tốt, phải thực hiện đƣợc những yêu cầu sau đây:
+ Momen mở máy (hay khởi động) Mk phải có trị số cao nhất có thể có để hoàn thành quá trình mở máy, nghĩa là đạt đƣợc tốc độ quy định trong thời gian ngắn nhất.
+ Dòng điện mở máy Ik phải đƣợc hạn chế đến mức nhỏ nhất để tránh cho dây quấn khỏi bị cháy hoặc ảnh hƣởng xấu đến đổi chiều.
Trong tất cả các trƣờng hợp, khi mở máy bao giờ cũng phải đảm bảo có từ thông lớn nhất max, nghĩa là trƣớc khi đóng động cơ điện vào nguồn điện, biến trở điều chỉnh dòng điện kích từ phải ở vị trí ứng với trị số nhỏ nhất để sau khi đóng cầu dao động cơ kích từ đến mức tối đa do đó momen mở máy lớn nhất. Hơn nữa phải đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích từ, vì khi đó Eƣ = 0, dòng điện Iƣsẽ rất lớn làm cháy vành góp và dây quấn.
Khi mở máy, chiều quay của động cơ điện một chiều phụ thuộc vào chiều của momen. Để thay đổi chiều quay của momen có thể dùng hai phƣơng pháp, hoặc đổi chiều dòng điện phần ứng hoặc đổi chiều từ thông hay đổi chiều dòng điện kích từ. Việc đó có thể thực hiện đƣợc bằng cách trao đổi cách nối các đầu dây quấn phần ứng hoặc các đầu dây quấn kích từ trƣớc lúc mở máy. Trên thực tế, ngƣời ta chỉ dùng phƣơngpháp đổi chiều dòng điện phần ứng Iƣvì nhƣ đã biết dây quấn kích từ có nhiều vòng dây do đó hệ số tự cảm Lt rất lớn và việc thay đổi chiều dòng điện kích từ dẫn đến sự xuất hiện s.đ.đ tự cảm rất cao, gây ra quá điện áp đánh thủng cách điện của dây quấn kích từ.
Sau đây ta xét các phƣơng pháp mở máy động cơ điện một chiều: